Nowe enzymy w walce z CO2: rewolucja w biokatalizie!

Nowe enzymy w walce z CO2: rewolucja w biokatalizie!

W dniu 30 kwietnia 2025 r. Uniwersytet Ruhr w Bochum zaprezentował nową książkę specjalistyczną pt. „Biokataliza” pod redakcją prof. dr Dirka Tischlera, cenionego biotechnologa tej uczelni. Ta obszerna praca obejmuje 24 rozdziały, z których siedem zostało napisanych przez badaczy z Uniwersytetu Ruhr, a jeden z Dortmundu. Obejmuje szeroką tematykę od biologii, przez chemię, po medycynę i biotechnologię, w szczególności zastosowanie biokatalizatorów, zwłaszcza enzymów, w procesach przemysłowych.

Książka dotyczy oceny i identyfikacji nowych enzymów oraz ich zastosowania w formatach bezkomórkowych i komórkowych. Kluczowym problemem jest immobilizacja enzymów, a także aktualne tematy, takie jak eliminacja CO2 i techniki oparte na CO2. Zagadnienia te mają ogromne znaczenie zarówno dla produkcji wysokowartościowych chemikaliów, jak i degradacji PET. news.rub.de informuje również, że książka została opublikowana w prestiżowej serii Methods in Enzymology wydawnictwa Academic Press i jest dostępna pod numerem ISBN 978-0443317880, łącznie z możliwością pobrania pełnego tekstu.

Znaczenie nowych układów katalitycznych

Ta ponowna ocena biokatalizatorów jest szczególnie ważna, biorąc pod uwagę obecne problemy środowiskowe. Rośnie zapotrzebowanie na nowe koncepcje wykorzystania dwutlenku węgla w gospodarce węglowej o obiegu zamkniętym, aby zminimalizować ślad ekologiczny. W tym kontekście fotokataliza, elektrokataliza, kataliza termiczna i biokataliza są ważnymi narzędziami, które preferują działanie w roztworach wodnych. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov Zwraca uwagę, że wydajne systemy działające w wodzie są rzadkością.

Obiecującym podejściem jest identyfikacja specyficznych enzymów do redukcji CO2. Opiera się to na analizie strukturalnej potencjalnych miejsc wiązania CO2 i kolejnych mutacji w celu optymalizacji katalizatorów. W szczególności zidentyfikowano dekarboksylazę kwasu fenolowego *Bacillus subtilis* (BsPAD) jako kluczowy składnik, który znacząco przyczynia się do fotokatalitycznej redukcji CO2 w wodzie do tlenku węgla.

• Mit modifizierten Varianten von BsPAD wurden Turnover-Zahlen (TONs) von bis zu 978 erzielt.
• Die Selektivität für Kohlenmonoxid über die Bildung von Wasserstoff betrug beeindruckende 93 %.
• Mutationen im aktiven Bereich von BsPAD führten zu weiteren Verbesserungen der Leistungsfähigkeit.
• Der Elektronentransfer erwies sich als geschwindigkeitsbestimmend und erfolgt über mehrstufiges Tunneln.

Podejście to dodatkowo zweryfikowano poprzez przetestowanie ośmiu innych enzymów, które również wykazały pożądaną aktywność. Sugeruje to, że duża liczba białek może odgrywać kluczową rolę w fotokatalitycznej redukcji CO2.

Ogólnie rzecz biorąc, nowo opublikowana książka stanowi nie tylko cenny wkład w naukę, ale także odzwierciedla kluczowy krok w kierunku bardziej zrównoważonej i przyjaznej dla środowiska praktyki biotechnologicznej.